本文關(guān)鍵詞：多壁碳納米管陣列的光子學(xué)結(jié)構(gòu)及特性研究

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【摘要】：碳納米管因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和物理、化學(xué)特性,被認(rèn)為是當(dāng)代材料科學(xué)的一項(xiàng)重大突破。其中多壁碳納米管可看做是由兩個(gè)以上不同直徑的石墨烯層卷曲而成。多壁碳納米管在波長(zhǎng)量級(jí)上的周期性陣列,可構(gòu)成基于多壁碳納米管的光子晶體結(jié)構(gòu)。本論文利用有限元方法建立物理模型進(jìn)行研究和分析。由于碳納米管陣列的介電響應(yīng)依賴波長(zhǎng)的變化且具有各向異性的特點(diǎn),我們使用Drude-Lorentz諧振子模型來表示,分別研究在不同偏振態(tài)TE、TM入射光作用下陣列結(jié)構(gòu)的光子學(xué)特性。結(jié)果表明,TE偏振波入射該陣列結(jié)構(gòu)透射譜中出現(xiàn)了強(qiáng)烈的等離子體截止效應(yīng)。通過透射譜以及電場(chǎng)分布圖研究了多壁碳納米管陣列中的缺陷波導(dǎo)結(jié)構(gòu),分析其原本處于光子帶隙的頻率被局域在缺陷中并沿著缺陷傳輸?shù)奶匦�。根�?jù)不同偏振態(tài)對(duì)缺陷的敏感度不同,設(shè)計(jì)了可以實(shí)現(xiàn)低損耗、低串?dāng)_,而且工作波長(zhǎng)范圍較寬的基于多壁碳納米管陣列的偏振分束器。利用有限元算法穩(wěn)態(tài)求解器解決非線性特征值問題,得到所設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的色散關(guān)系曲線,從而得到不同激發(fā)模式的傳播常數(shù),從理論上預(yù)測(cè)自成像現(xiàn)象。再通過建立仿真模型分析了多壁碳納米管陣列在可見光波段出現(xiàn)的由多模干涉引起的自成像現(xiàn)象。模型仿真結(jié)果與理論計(jì)算一致。通過分析得到,多模波導(dǎo)中的成像位置和泰伯距離都會(huì)隨著管徑的增大而增加。
【關(guān)鍵詞】：多壁碳納米管 陣列 光子晶體 偏振分束器 自成像
【學(xué)位授予單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ127.11;TB383.1
【目錄】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-6
• 第一章 緒論6-18
• 1.1 碳納米管6-9
• 1.1.1 碳納米管簡(jiǎn)介6-7
• 1.1.2 碳納米管的制備7-8
• 1.1.3 碳納米管的應(yīng)用8-9
• 1.2 光子晶體9-14
• 1.2.1 光子晶體簡(jiǎn)介9-11
• 1.2.2 光子晶體的特性11-13
• 1.2.3 光子晶體的應(yīng)用13-14
• 1.3 數(shù)值模擬方法-有限元法14-16
• 1.4 選題目的及意義16
• 1.5 本文的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排16-18
• 第二章 碳納米管陣列的光學(xué)特性18-27
• 2.1 多壁碳納米管的光學(xué)特性18
• 2.2 介電函數(shù)18-20
• 2.3 多壁碳納米管陣列的透射譜20-21
• 2.4 傳輸特性分析21-25
• 2.5 電場(chǎng)傳輸特性25-26
• 2.6 本章小結(jié)26-27
• 第三章 基于多壁碳納米管陣列的光子學(xué)結(jié)構(gòu)27-37
• 3.1 線缺陷波導(dǎo)27-29
• 3.2 點(diǎn)缺陷波導(dǎo)29-31
• 3.3 偏振分束器31-33
• 3.4 偏振分束器的設(shè)計(jì)與分析33-35
• 3.5 本章小結(jié)35-37
• 第四章 多壁碳納米管陣列中的自成像現(xiàn)象37-47
• 4.1 自成像現(xiàn)象簡(jiǎn)介37-38
• 4.2 自成像基本原理38-40
• 4.3 模型建立40-41
• 4.4 理論計(jì)算41-43
• 4.5 仿真結(jié)果與分析43-46
• 4.6 本章小結(jié)46-47
• 第五章 總結(jié)與展望47-49
• 5.1 總結(jié)47
• 5.2 展望47-49
• 參考文獻(xiàn)49-55
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文及研究成果55-56
• 致謝56-57

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1 魏飛;張強(qiáng);騫偉中;徐光輝;項(xiàng)榮;溫倩;王W，

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